JP4914143B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、テレビカメラ、交換レンズ、等の被写体に自動的に合焦するために焦点検出用センサを備えた光学機器に関するものである。

ビデオカメラやテレビカメラのオートフォーカス（ＴＶＡＦ）機能は、周知のようにＣＣＤ等の撮像装置の映像信号を、フォーカスレンズを微小量移動させながら取り込み、前後のコントラストによって合焦方向を判定するように構成されている。このようなＴＶＡＦ方式では、光学素子が合焦付近にあるときは直ちに合焦状態になるが、ぼけが大きい場合には、フォーカスレンズを移動範囲内の端まで移動させてから合焦位置を探すことになり、映像が見苦しくなることがある。

つまり、大きくピントがずれた状態ではコントラストが低すぎて合焦方向が判別できないため、フォーカスレンズを無限遠或いは至近端に移動させ、所定以上のコントラスト信号が得られる位置を探すという動作が必要になる。その間では、ピントが合わない画像が続くために、撮影者に不快感を与える。

一方で、デジタルスチルカメラでは、オートフォーカス機構としてセパレータレンズで分割した２つの像のずれを検出し、合焦方向とデフォーカス量を演算し、直ちに合焦状態にできるパッシブ方式を採用している。近年では、この合焦センサを汎用性を持たせたモジュール化とすることで、コンパクト化、低価格化、性能の安定化を実現している。

そこで、通常のオートフォーカスにはＴＶＡＦを使用しながらも、ぼけが大きい場合でも合焦位置に高速にフォーカスレンズを移動し、安価な焦点検出用センサモジュールを別個に設けたハイブリッド型のビデオカメラが提案されている。

この焦点検出用センサモジュールの配置としては、特許文献１に記載されているように、レンズフードの内側に配置し、光学素子とセンサ測距域との視差をなくすように配置したものがある。

特開平８−１４６２８７号公報

従来においては、焦点検出用センサモジュールをフード内に配置しているため、フード自体を光学機器に精度良く取り付けることが困難なため、撮影領域と測距領域を精度良く合せることができないという問題がある。また、フードを用いて着脱するために、焦点検出用センサと鏡筒間に電気接点を配置する必要があり、構造が複雑でＡＦ機能の安定性を維持することが困難であるという問題もある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、より安定した構造で焦点検出用センサを配置し、高精度なオートフォーカスを実現し、操作リングの操作を阻害することのない光学機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の光学機器は、光学素子と、前記光学素子を通過した撮影画像が入射する撮像素子と、前記光学素子を保持した鏡筒と、前記鏡筒の外周部に固定されたパッシブ方式の焦点検出用センサと、前記鏡筒の先端に配置されたフードと、フォーカス又はズームの手動調整を行うリング状操作部材と、前記鏡筒の外周部に配置されたグリップと、を備え、前記撮像素子からのコントラスト信号によってＴＶＡＦを行っている光学機器であって、
前記フードの外径は、前記鏡筒の外径より大きく、
前記焦点検出用センサは、前記フードの外周よりも前記光学素子の光軸側に位置し、前記フードは、前記焦点検出用センサに入射する光束を通過させるための開口部を前記フードの後方に有し、
前記開口部は、前記焦点検出用センサの前方に位置し、
前記焦点検出用センサは、前記リング状操作部材の外側において前記鏡筒の外周部に固定され、光軸方向から見て光軸に対して前記グリップと同じ方向に取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係る光学機器によれば、フォーカス、ズーム等の手動リングを操作する際に、焦点検出用センサの突起が操作を妨げることを防止できる効果がある。

また、焦点検出用センサをフード内ではなく、光学素子に直接固定することにより、撮影画像と測距領域を精度良く位置合わせすることができ、オートフォーカスを高精度に行うことができる。

更に、焦点検出用センサと光学素子の距離を短くできるため、撮影画像と測距範囲の視差を小さくできる利点がある。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は光学機器であるビデオカメラの平面図であり、カメラ本体１の上部後方にファインダ２を有し、グリップ３は通常では右手でカメラ本体１を安定して保持できるようにファインダ２側から見て、カメラ本体１の右側に配置されている。カメラ本体１に固定され、光学素子を備えた撮影用の鏡筒４の先端には、フード５が取り付けられている。焦点検出用センサ６はリング状操作部材７の外側において鏡筒４の外周部に固定され、光軸方向から見てグリップ３と同じ方向に取り付けられており、レンズやカメラを主に操作する左手から遠い位置に配置されている。

これにより、リング状操作部材７や、グリップ３上の各スイッチ類の操作の妨げにならないようにされている。

図２は鏡筒４の縦断面図、図３は焦点検出用センサ６の保持構造の分解斜視図である。鏡筒４には光学素子である複数のレンズが内蔵されており、固定の一群レンズである凸レンズ１１は前固定筒１２に固定され、変倍を行う第２群の凹レンズ１３は２群鏡筒１４に保持されている。この２群鏡筒１４はズーミングの際に図示しないモータ等により光軸方向に移動するようにされている。凸の固定レンズ１５は３群鏡筒１６に保持され、３群鏡筒１６は後固定筒１７に固定されている。第４群の凸レンズ１８は４群鏡筒１９に保持され、図示しないモータ等により光軸方向に移動しフォーカス調節を行うようにされている。

絞りユニット２０は後固定筒１７にビスにより固定され、後固定筒１７の後方にはＣＣＤ等の図示しない撮像素子が取り付けられ、映像信号を取り出せるようにされている。また、後固定筒１７の外周には、カメラ本体１に鏡筒４の全体を固定するための座４ａが設けられている。

前固定筒１２の外周には外側固定筒２１が固定され、外側固定筒２１の前方には、手動フォーカスを行うＭＦリング２２が外側固定筒２１に固定されたＭＦリング押え環２３によって挟持され、定位置で回転自在に保持されている。ＭＦリング２２の内周に配置されたギア２３ａにエンコーダ２４が係合され、ＭＦリング２２の回転角をパルス信号として検出できるようにされている。

外側固定筒２１の後方には、手動ズームを行うＭＺリング２５が、外側固定筒２１に固定されたＭＺリング押え環２６によって挟持され、定位置で回転自在に保持されている。エンコーダ２４と同様なエンコーダ２７が、ＭＺリング２５の内周に配置したギア２５ａと係合され、ＭＺリング２５の回転角をパルス信号として検出できるようにされている。

更に、ＭＺリング押え環２６の後方には、手動で絞り調節を行う絞りリング２８が、絞りリング押え環２９によって定位置で回転自在に保持されている。絞りリング２８には櫛歯状の凹凸２８ａが形成されており、凹凸を図示しないインタラプタにより検出することで、絞りリング２８の回転角を検出するようにされている。エンコーダ２４、２７及びインタラプタは図示しないフレキシブルプリント基板によって配線され、カメラ本体１に設置された制御回路に電気的に接続されている。

ＭＦリング２２の一部を覆うようにセンサ保持台３１が配置され、ＭＦリング押え環２３と外側固定筒２１にビス３１ａによって固定され、焦点検出用センサ６を保持している。焦点検出用センサ６は像を２分割するセパレータレンズ、コントラストを検出するラインセンサ、信号処理回路を一体化したパッシブ方式による焦点検出用センサユニットにより構成されている。この焦点検出用センサユニットの構成は周知であり、例えば特許文献２に開示されている。

焦点検出用センサ６はセンサ保持台３１の凹部３１ｂ内に保持され、レンズの撮影範囲と、焦点検出用センサ６の測距領域が一致するように、工具によってあおり調整がなされ、紫外線硬化接着剤等によって固定されている。本実施例のレンズはズームレンズであるため、望遠端の撮影領域の特定の被写体距離において、その中心に焦点検出用センサ６の測距領域が至るように調整されている。その際の被写体距離は、至近から無限遠の撮影可能領域において、測距領域が撮影画像から外れないように設定されている。

焦点距離の長い光学素子ほど撮影範囲が小さくなるため、焦点検出用センサ６の取り付けには高精度が要求され、そのための調整は必須であり、光学素子に近い位置に焦点検出用センサ６を取り付けるようにされている。

焦点検出用センサ６の信号を伝達するフレキシブルプリント基板３２は、鏡筒４から突出したフレキシブルプリント基板３３にコネクタ３３ａを介して接続されている。そして、レンズ後方に伸びた接点部３３ｂから、カメラ本体１内の制御回路にＡＦ信号を伝達するようにされている。

焦点検出用センサ６を覆うセンサカバー３４の前方には、焦点検出用センサ６に光線を入射させるためのカバーガラス３５を備えた開口部３４ａが設けられ、センサカバー３４は保持台３１にビス３４ｂによって固定されている。

鏡筒４の先端に着脱可能に取り付けられたフード５は、ＭＦリング押え環２３にビス２３ｂによって固定されたフロントリング３６に、バヨネット方式により着脱自在に固定されている。焦点検出用センサ６はフード５の外周よりも光学素子であるレンズ１１、１２の光軸側に位置している。

フード５の奥部には、焦点検出用センサ６に入射する光束Ｌを妨げないような開口部５ａが設けられている。そのため、焦点検出用センサ６を光学素子の光軸に近い位置に配置することができ、撮影画像と焦点検出用センサ６の測距位置との視差を少なくすることができる。

本実施例のビデオカメラは、撮像素子からのコントラスト信号によって、ＴＶＡＦを行うように構成されており、その点において周知技術と何ら変りはない。しかし、従来のＴＶＡＦではフォーカスレンズをウォブリングにより微小振動させながらコントラスト信号の強弱を判定し、合焦させるためのフォーカスレンズの移動方向を判別している。このため、大きくピントがずれた状態では前述したような不具合が生ずることがある。

本実施例の焦点検出用センサ６は、このような不具合を防止するために、補助的に備えられている。焦点検出用センサ６はパッシブ方式のためピントが大きくずれた場合でも、合焦方向とずれ量が瞬時に演算されるため、フォーカスレンズを合焦位置に迅速に移動させることが可能になる。従って、焦点検出用センサ６によって迅速に合焦付近にフォーカスレンズを移動させ、画像信号によるＴＶＡＦによって高精度な合焦状態を維持することにより、オートフォーカスの高速化を図り、撮影者の不快感を解消できる。

このように、焦点検出用センサ６を鏡筒４の外周で、かつカメラグリップ３側の光学素子に近い位置に配置することにより、撮影画像とセンサ測距領域の位置合わせを高精度に行うことができ、手動調整を行う際の手動リングの操作を阻害することはない。また、フード５に焦点検出用センサ６用の開口部５ａを設けることにより、焦点検出用センサ６を光学素子の光軸に近い位置に配置でき、視差を小さく抑えることができる。

以上の説明では、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

特開２００１−２０８５３６号公報

実施例の光学機器であるビデオカメラの平面図である。 光学機器の縦断面図である。 焦点検出用センサの保持構造の分解斜視図である。

符号の説明

１ カメラ本体
２ ファインダ
３ グリップ
４ 鏡筒
５ フード
５ａ 開口部
６ 焦点検出用センサ
７ リング状操作部材
２２ ＭＦリング
２４、２７ エンコーダ
２５ ＭＺリング
２８ 絞りリング
３１ センサ保持台
３４ センサカバー

Claims (2)

1. 光学素子と、前記光学素子を通過した撮影画像が入射する撮像素子と、前記光学素子を保持した鏡筒と、前記鏡筒の外周部に固定されたパッシブ方式の焦点検出用センサと、前記鏡筒の先端に配置されたフードと、フォーカス又はズームの手動調整を行うリング状操作部材と、前記鏡筒の外周部に配置されたグリップと、を備え、前記撮像素子からのコントラスト信号によってＴＶＡＦを行っている光学機器であって、
   前記フードの外径は、前記鏡筒の外径より大きく、
   前記焦点検出用センサは、前記フードの外周よりも前記光学素子の光軸側に位置し、前記フードは、前記焦点検出用センサに入射する光束を通過させるための開口部を前記フードの後方に有し、
   前記開口部は、前記焦点検出用センサの前方に位置し、
   前記焦点検出用センサは、前記リング状操作部材の外側において前記鏡筒の外周部に固定され、光軸方向から見て光軸に対して前記グリップと同じ方向に取り付けられていることを特徴とする光学機器。
2. 前記フードは、前記鏡筒に着脱可能である請求項１に記載の光学機器。

Images